1.机床数控化再制造升级总体效益分析

数控机床是将计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术与传统的机械制造技术综合为一体的机械制造加工产品。数控机床的附加值较高，售价较贵。以数控车床再制造升级为例，来说明机床数控化再制造升级的综合效益，主要有以下四个方面：

1）从数控车床与普通车床的性能价格比的角度来看，采用数控车床非常必要。据有关研究资料评估，经济型数控车床与普通车床的价格比为3∶1，而同类数控车床与普通车床的性能价格比为15∶1。由于数控车床的自动化程度高，换刀、退刀等实现自动化，工作连续，减少了车床停车时间，显著提高了工作效率。

2）对旧车床进行数控化改造与购置新的数控车床进行分析比较，在相同的使用效果条件下，旧车床数控化改造的费用仅为购置同类型新数控车床费用的1／3～1／5，而且周期短，尤其是采用集成表面工程技术进行再制造升级的成本比常规方法降低费用约25％。

3）再制造升级机床性能得到很大提升。在加工零件时，只要程序正确，数控车床的成品率几乎可达100％，而普通车床的成品率与车工的操作水平、车工操作时的情绪、操作时的工作环境等有关，所以废品率比数控车床要高，因而加工成本增加。车床再制造升级前后加工精度见表7-1，表明再制造升级后生产零件精度得到极大提升。

表7-1 CA6140车床再制造升级前后加工精度检测^［3］

2.基于清单的机床再制造升级环境性分析

（1）清单分析 根据实践调研，以C620-1型废旧车床再制造升级作为案例，进行再制造升级数据收集和环境评价研究。C620-1为卧式普通车床系列，适用于车削内外圆柱面、内锥面及其他旋转面，其再制造升级各阶段主要能源和原材料的消耗量见表7-2、表7-3。

表7-2 再制造升级各阶段能源消耗统计

（续）

表7-3 再制造升级各阶段原材料消耗统计

废旧C620-1车床的可再制造件、需要替换件、可直接再利用件和不可再制造件见表7-4～表7-7。

表7-4 可再制造主要零部件（通过各种工艺手段加以修复后，可以继续使用）

（续）

表7-5 需要替换的主要零部件

表7-6 可直接再利用主要零部件（经清洗、检验确认后可以使用）

(www.daowen.com)

表7-7 不可再制造零部件（原件经检验，确认报废）

（续）

（2）环境性评测 在对环境性的计算过程中遵循ISO14040标准，根据实际数据，运用寿命周期评价方法对再制造升级废旧C620-1车床整个周期的资源消耗、原材料损耗和环境排放进行定量分析，研究中能源数据来源于实际的统计；物料投入数据依据下料清单；辅料数据比较完备；排放数据在具体处理上依据工艺统计数据，同时参阅《工业污染物产生和排放系数手册》^［4］。C620-1车床总质量约为2670kg，车床轮廓尺寸为2418mm×1000mm×1267mm。研究数据来源于报废机床的再制造升级过程，研究系统范围包括从废旧机床的拆解到再制造升级机床的包装，其中还包括电能、汽油等能源生产阶段，再制造升级过程中输入和污染物的输出边界如图7-11所示。

图7-11 输入和污染物的输出边界

1）能源消耗清单分析。废旧C620-1车床在整个再制造升级阶段主要使用的能源为油类和电能，因此能源消耗评价因素也以油类和电能为主。我国的发电能源以煤为主，其次是水能，核电的比重很小，2014年我国非化石能源发电装机比重为32.7％，火电占比63.7％。

在整个再制造升级过程中，需要消耗电能1349kW·h，当前每度电耗标准煤约357g，则该机床在再制造升级过程中总的耗煤量应为：1349×0.357kg＝481.593kg。同时消耗各种油类44L，1L燃油可以释放4200kJ热量。由此，可以计算得出主要工艺过程的能源消耗量（见表7-8）。

表7-8 主要工艺过程的能源消耗量（单位：kJ）

由表7-8可知，再制造升级一台废旧C620-1车床消耗总能量为5041200kJ。

根据制造过程的资源消耗数据调研，可知：电能为：6700kW·h，油耗为：38kg，汽油密度约800kg／m³，为47.5L，计算总耗能为24319500kJ。因此，取能源消耗总指标u_R＝1。

2）环境排放清单分析。再制造升级废旧机床主要消耗电能和汽油，产生的废弃物为废气、废水以及固体废弃物，根据汽油生产、燃烧的排放系数以及火电厂每发1kW·h电能产生的排放物系数，另外生产1kW.h的电能产生的固体排放物为51.136g的煤灰和炉渣。应用实际采集数据计算得到整个再制造升级阶段的环境排放量见表7-9～表7-11。

表7-9 废气排放（单位：kg）

表7-10 废水排放（单位：kg）

表7-11 固体排放物（单位：kg）

由表可以看出，在整个再制造升级过程中，总污染物排放量为84.4115kg，各类污染物的排放量符合国家固体污染物排放标准、大气污染物排放标准、水污染物排放标准。因此，取环境排放总指标u_P＝1（与新品制造相比，符合要求则取1，代表满足要求）。

根据能量消耗清单和污染物排放清单计算的数据分析有如下结果：①再制造升级消耗的能源是制造同类车床能源消耗的五分之一；②再制造升级阶段的污染物排放量符合国家标准。

综上所述，废旧C620-1车床再制造升级环境性符合标准，环境资源总指标T_E＝u_Ru_P＝1，并且具有显著的综合环境效益。